Capítulo 4 Metodologia: Processamento do sinal EEG e estudo de caso
4.5 Estudo de caso
5.1.2.1 Resultados obtidos para o quantificador PCP
A partir dos valores obtidos pelo coeficiente de variação, calculado para todas as amostras de PCP, em cada eletrodo e ritmo, verificou-se que a maioria dos resultados obtidos para essa medida foi maior que 30% e em situações como tal, os valores de mediana devem ser utilizados para representação dos dados. Portanto, os valores de mediana e desvio padrão
Capítulo 5 - Resultados 77
com relação à mediana são demonstrados na Tabela 5-1, com resultados para os 20 eletrodos analisados e também as faixas de frequências estudadas.
Tabela 5-1: Valores Finais de Md ± DP para o quantificador PCP, por eletrodo.
DELTA TETA ALFA BETA GAMA SGAMA RUÍDO
Fp1 45.90 ± 27.49 9.52 ± 8.60 19.64 ± 31.14 5.69 ± 3.85 2.07 ± 1.18 0.28 ± 0.18 0.10 ± 0.07 Fp2 45.33 ± 27.19 10.23 ± 8.46 19.83 ± 30.62 5.65 ± 3.53 1.98 ± 1.18 0.26 ± 0.17 0.09 ± 0.07 F7 43.86 ± 25.39 11.65 ± 9.46 19.60 ± 28.46 5.92 ± 3.53 2.23 ± 1.08 0.31 ± 0.18 0.11 ± 0.07 F3 22.94 ± 25.22 11.78 ± 13.91 38.49 ± 29.71 6.25 ± 3.86 2.14 ± 0.97 0.28 ± 0.15 0.10 ± 0.06 Fz 20.50 ± 25.11 11.98 ± 14.15 38.83 ± 30.25 6.03 ± 4.01 2.09 ± 0.95 0.28 ± 0.14 0.09 ± 0.05 F4 24.05 ± 24.43 12.29 ± 13.16 37.58 ± 29.17 6.35 ± 4.24 2.13 ± 0.94 0.28 ± 0.14 0.10 ± 0.05 F8 43.86 ± 25.33 11.40 ± 10.69 21.45 ± 27.71 6.42 ± 4.01 2.25 ± 1.05 0.30 ± 0.17 0.10 ± 0.06 T3 27.56 ± 24.50 11.58 ± 11.21 29.67 ± 28.20 8.07 ± 5.08 2.54 ± 1.29 0.34 ± 0.20 0.12 ± 0.07 C3 17.02 ± 23.50 10.84 ± 13.05 46.02 ± 29.76 6.70 ± 4.75 2.17 ± 0.97 0.29 ± 0.15 0.10 ± 0.05 Cz 18.12 ± 23.95 11.61 ± 13.60 46.46 ± 29.83 6.02 ± 4.29 2.08 ± 0.91 0.29 ± 0.14 0.10 ± 0.05 C4 19.74 ± 24.52 9.99 ± 11.53 44.62 ± 29.43 6.64 ± 4.56 2.15 ± 1.01 0.29 ± 0.15 0.10 ± 0.06 T4 30.84 ± 25.05 10.93 ± 10.23 29.23 ± 28.25 7.46 ± 5.66 2.55 ± 1.25 0.34 ± 0.19 0.12 ± 0.07 T5 7.29 ± 23.81 4.57 ± 7.67 68.84 ± 34.36 6.46 ± 5.67 1.76 ± 1.13 0.23 ± 0.16 0.08 ± 0.06 P3 10.88 ± 25.31 5.74 ± 9.00 62.37 ± 33.80 6.43 ± 5.24 1.90 ± 1.01 0.26 ± 0.15 0.09 ± 0.06 Pz 11.19 ± 23.58 5.90 ± 9.42 59.85 ± 31.81 6.07 ± 4.61 1.90 ± 0.96 0.26 ± 0.14 0.08 ± 0.05 P4 10.41 ± 22.74 5.48 ± 7.79 61.64 ± 32.34 6.24 ± 5.04 1.87 ± 0.97 0.25 ± 0.15 0.08 ± 0.05 T6 7.14 ± 20.07 3.68 ± 6.77 71.46 ± 33.40 6.01 ± 4.94 1.71 ± 1.10 0.22 ± 0.16 0.07 ± 0.06 O1 1.35 ± 7.33 1.81 ± 3.37 83.64 ± 34.37 5.62 ± 5.85 1.35 ± 1.01 0.17 ± 0.14 0.06 ± 0.05 Oz 1.81 ± 7.76 2.01 ± 4.28 82.38 ± 33.84 5.68 ± 6.44 1.44 ± 1.04 0.19 ± 0.15 0.06 ± 0.05 O2 1.30 ± 6.12 1.69 ± 3.16 85.33 ± 32.89 5.21 ± 6.23 1.27 ± 1.02 0.17 ± 0.14 0.06 ± 0.05
Fonte: Elaborada pela autora.
Nota-se que, como mostra a Tabela 5-1, para o ritmo Delta, o eletrodo com maior valor de PCP foi FP1 (situado na região frontal), cujo valor baseia-se em torno de 45,9% de PCP, e o menor valor foi detectado no eletrodo O2, com valor de apenas 1,3% de PCP. A Figura 5-2 demonstra de forma topográfica o comportamento do quantificador PCP ao longo do escalpo cerebral, sendo composta por seis imagens que correspondem às vistas: Superior, Posterior, Esquerda, Inferior, Frontal e Direita; respectivamente, do córtex cerebral. A partir dessas visualizações o que pode ser verificado é que o ritmo Delta tem concentração de PCP na região frontal cerebral e que existe uma atenuação desse quantificador ao longo do escalpo a partir dessa região, o que pode ser observado pela coloração que vai mudando o tom de azul conforme as regiões centrais até as occipitais são percorridas. Os valores de DP analisados para o ritmo Delta variam entre 6,12 (eletrodo O2) e 27,49 (eletrodo FP1), indicando que, para esse ritmo, em regiões com maiores valores de PCP, existem também maiores variações biológicas entre os dados avaliados.
Capítulo 5 - Resultados 78
Figura 5-2: Topografia do PCP para o ritmo Delta.
(top) Vista superior, (back) Vista posterior, (left) Vista lateral esquerda, (bottom) Vista inferior, (front) Vista frontal, (right) Vista lateral direita.
Fonte: Elaborada pela autora a partir do software sLORETA.
Ainda observando a Tabela 5-1, o ritmo Teta apresenta valores que variam entre 1,69% de PCP no eletrodo O2 até cerca de 12,3% no eletrodo F4. Comparado ao ritmo Delta, esses valores de PCP são menores, o que indica haver pouco ritmo Teta no sinal avaliado. A Figura 5-3, semelhante em termos de composição à Figura 5-2 demonstra o comportamento do quantificador PCP ao longo do escalpo. Nota-se que assim como para o ritmo Delta, os eletrodos situados na região posterior do córtex apresentam valores menores de PCP comparados aos eletrodos de regiões anteriores. Observa-se porém, que para o ritmo Teta o comportamento do PCP ao longo do escalpo tende a ser gradativo no sentido posterior anterior, ou seja, os valores de PCP vão aumentando de maneira aproximadamente gradativa conforme as regiões cerebrais vão ficando anteriores. Esse tipo de comportamento não é observado no ritmo Delta. Já os valores de DP calculados variam entre 14,15 (eletrodo Fz) e 3,16 (eletrodo O2). Nota-se que nas regiões frontais e centrais, onde o nível de PCP tende a ser maior, o DP também tende a ser maior.
Capítulo 5 - Resultados 79
Figura 5-3: Topografia do PCP para o ritmo Teta.
(top) Vista superior, (back) Vista posterior, (left) Vista lateral esquerda, (bottom) Vista inferior, (front) Vista frontal, (right) Vista lateral direita.
Fonte: Elaborada pela autora a partir do software sLORETA.
O ritmo Alfa apresenta o maior valor de diferença entre os valores de PCP obtidos, sendo o menor valor igual a 19,6% (eletrodo F7) e o maior valor correspondente ao eletrodo O2, igual a 85,33% (Tabela 5-1). Nota-se que embora a diferença entre o valor máximo e o valor mínimo seja alta, comparado aos ritmos Delta e Teta, a banda Alfa apresentou valor de mínimo superior, o que indica maior presença desse ritmo em todo o escalpo. A Figura 5-4 mostra o comportamento topográfico do PCP para tal faixa. Nota-se que as regiões posterior e occipital apresentam maiores contribuições de PCP, o que é contrário aos ritmos Delta e Teta. É possível verificar que a presença desse ritmo, embora seja evidenciada em todas as regiões cerebrais, nas regiões anteriores do córtex é menor comparada à região posterior. Quanto aos valores de DP, nota-se que a variação no caso do ritmo Alfa é maior comparada aos demais, visto que a faixa de valores de DP varia entre 27,71, no eletrodo F8, e 34,37 no eletrodo O1. A ideia anterior é mantida, sendo que valores maiores de PCP estão relacionados com valores maiores de DP.
Já o ritmo Beta não apresentou variação considerável entre os valores de PCP obtidos, sendo o menor valor igual a 5,21% (eletrodo O2) e o valor máximo igual a 8,07% (eletrodo T3). Para esse ritmo não fica evidenciada uma região que sobressaia com relação ao valor do PCP. A Figura 5-5 ajuda a interpretar os resultados obtidos para esse ritmo. Por ela, é possível
Capítulo 5 - Resultados 80
perceber que não há regiões que apresentam índices muito elevados desse ritmo, inferindo que
trata- rebral. Porém é possível
perceber que, apesar de numericamente irrelevante, as regiões temporais tendem a apresentar valores maiores de PCP, sendo melhor visto na terceira e sexta imagem da Figura 5-5. Com relação aos valores de DP, nota-se também que, assim como o ritmo Alfa, a diferença entre o valor máximo e o valor mínimo é baixa, sendo que o menor valor é medido no eletrodo F7 e o maior medido no eletrodo Oz. São valores baixos, comparados aos ritmos Delta, Teta e Alfa, e contradiz o que foi obtido na análise desses ritmos uma vez que, para o ritmo Beta percebeu-se que o maior valor de DP foi associado ao menor valor de PCP.
Figura 5-4: Topografia do PCP para o ritmo Alfa.
(top) Vista superior, (back) Vista posterior, (left) Vista lateral esquerda, (bottom) Vista inferior, (front) Vista frontal, (right) Vista lateral direita.
Fonte: Elaborada pela autora a partir do software sLORETA.
O ritmo Gama, medido entre as frequências maiores que 30 e menores que 80 Hz (com exceção à faixa de ruído), apresentou valores baixos comparados aos ritmos já citados. Por exemplo, o valor máximo de PCP foi igual a 2,55% (no eletrodo T4) e o mínimo, igual a 1,27% (no eletrodo O2). Apesar da variação do PCP ser muito baixa entre os eletrodos, é possível verificar principalmente por meio da Figura 5-6, que a região occipital apresentou os menores valores. Já as demais regiões aparentam ser formadas pelo mesmo nível de PCP. Com relação aos valores do DP, nota-se que para tal ritmo a variação entre o valor máximo e
Capítulo 5 - Resultados 81
mínimo é muito baixa, bem como os próprios valores de DP calculados, comparados aos ritmos Delta, Teta, Alfa e Beta.
Figura 5-5: Topografia do PCP para o ritmo Beta.
(top) Vista superior, (back) Vista posterior, (left) Vista lateral esquerda, (bottom) Vista inferior, (front) Vista frontal, (right) Vista lateral direita.
Fonte: Elaborada pela autora a partir do software sLORETA.
O ritmo Supergama, que atua na faixa entre 80 e 100 Hz, foi o que apresentou menores valores de PCP comparado aos demais ritmos. Esses valores, menores que 1% do total, indicam, nessa população, que são irrelevantes para qualquer análise. Nota-se porém, que em termos de distribuição regional dos valores de PCP, a região occipital, assim como para o ritmo Gama, tende a apresentar valores menores que para as demais regiões, como pode ser observado na Figura 5-7. Já a faixa de ruído, analisada entre 58 e 62 Hz, apresentou níveis de PCP semelhantes ao ritmo Supergama, porém com valores ainda menores. Como mostra a Figura 5-8, a distribuição do PCP ao longo das regiões também é semelhante ao ritmo Supergama, indicando níveis de ruído inferiores nos níveis posteriores do córtex cerebral. Analisando apenas os valores de mediana é possível afirmar que o comportamento do ritmo Supergama se assemelha ao comportamento do ruído. Porém ao observar os níveis de DP obtidos, nota-se que para o ruído os valores são dados em níveis centesimais, já para o ritmo Supergama os valores variam entre 0,14 e 0,2.
Capítulo 5 - Resultados 82
Figura 5-6: Topografia do PCP para o ritmo Gama.
(top) Vista superior, (back) Vista posterior, (left) Vista lateral esquerda, (bottom) Vista inferior, (front) Vista frontal, (right) Vista lateral direita.
Fonte: Elaborada pela autora a partir do software sLORETA.
Figura 5-7: Topografia do PCP para o ritmo Supergama.
(top) Vista superior, (back) Vista posterior, (left) Vista lateral esquerda, (bottom) Vista inferior, (front) Vista frontal, (right) Vista lateral direita.
Capítulo 5 - Resultados 83
Figura 5-8: Topografia do PCP para o faixa de ruído.
(top) Vista superior, (back) Vista posterior, (left) Vista lateral esquerda, (bottom) Vista inferior, (front) Vista frontal, (right) Vista lateral direita.
Fonte: Elaborada pela autora a partir do software sLORETA.
Com o objetivo de analisar e entender o comportamento do EEG conforme as regiões cerebrais, os eletrodos foram agrupados similar às suas disposições no córtex. A região Frontal é formada pelos eletrodos FP1, FP2, F3, F4, F7, F8 e Fz, a região Central contém os eletrodos C3, C4 e Cz, a região Temporal é formada pelos eletrodos T3, T4, T5 e T6, a Parietal com os eletrodos P3, P4 e Pz, e a Occipital formada pelos eletrodos O1, O2 e Oz. Para caracterização estatística dos dados de PCP calculados, a análise descritiva foi realizada e os principais valores estão demonstrados tanto na Tabela 5-2, como na Figura 5-9.
Na Tabela 5-2 estão demonstrados os valores, por regiões, de Média ± Desvio Padrão (µ ± DP), Mediana ± Desvio Padrão com relação à mediana (Md ± DP md), Coeficiente de variação (CV) e Coeficiente de assimetria (CA). Já na Figura 5-9 estão demonstrados os valores de percentis, obtidos para cada ritmo. Nota-se que nessa figura existem sete imagens distintas, cada qual referente à um ritmo cerebral, e a última referente à faixa de ruído.
Capítulo 5 - Resultados 84
Tabela 5-2: Estatística descritiva de PCP por regiões e ritmos distintos.
Regiões: µ ± DP Md ± DP md CV CA Ritmos: Frontal 37.55 ± 26.41 34,49 ± 26,59 0,70 0,30 Ritmo Delta Central 25.35 ± 22.92 18,28 ± 23,99 0,90 0,87 Temporal 24.95 ± 23.78 17,68 ± 24,87 0,95 0,83 Parietal 20.30 ± 21.96 10,73 ± 23,96 1,08 1,08 Occipital 4.52 ± 6.44 1,44 ± 7,14 1,43 1,94 Frontal 14,08 ± 11,23 11,13 ± 11,61 0,80 1,12 Ritmo Teta Central 14,49 ± 12,27 10,75 ± 12,83 0,85 1,06 Temporal 10,33 ± 9,45 7,55 ± 9,85 0,91 1,26 Parietal 8,63 ± 8,28 5,67 ± 8,79 0,96 1,28 Occipital 3,19 ± 3,39 1,80 ± 3,67 1,06 1,62 Frontal 35,55 ± 28,88 26,90 ± 30,14 0,81 0,56 Ritmo Alfa Central 45,83 ± 29,66 45,65 ± 29,66 0,65 0,08 Temporal 47,86 ± 32,11 45,94 ± 32,17 0,67 0,07 Parietal 54,87 ± 31,98 61,32 ± 32,63 0,58 -0,28 Occipital 69,36 ± 30,48 83,73 ± 33,70 0,44 -1,01 Frontal 6,71 ± 3,82 5,99 ± 3,89 0,57 0,81 Ritmo Beta Central 7,37 ± 4,45 6,47 ± 4,54 0,60 0,94 Temporal 8,15 ± 5,26 7,02 ± 5,39 0,65 0,97 Parietal 7,29 ± 4,86 6,24 ± 4,97 0,67 1,00 Occipital 7,27 ± 5,92 5,56 ± 6,16 0,81 1,29 Frontal 2,29 ± 1,03 2,13 ± 1,04 0,45 0,68 Ritmo Gama Central 2,24 ± 0,96 2,13 ± 0,96 0,43 0,48 Temporal 2,33 ± 1,24 2,14 ± 1,26 0,53 0,73 Parietal 1,99 ± 0,98 1,89 ± 0,98 0,49 0,50 Occipital 1,59 ± 1,00 1,35 ± 1,03 0,63 0,84 Frontal 0,31 ± 0,16 0,29 ± 0,16 0,52 0,73 Ritmo Supergama Central 0,31 ± 0,15 0,29 ± 0,15 0,48 0,49 Temporal 0,32 ± 0,18 0,28 ± 0,19 0,59 0,83 Parietal 0,27 ± 0,15 0,25 ± 0,15 0,53 0,56 Occipital 0,21 ± 0,14 0,18 ± 0,14 0,66 0,87 Frontal 0,11 ± 0,06 0,10 ± 0,06 0,55 0,87 Faixa de Ruído Central 0,11 ± 0,05 0,10 ± 0,05 0,51 0,59 Temporal 0,11 ± 0,07 0,10 ± 0,07 0,61 0,86 Parietal 0,09 ± 0,05 0,08 ± 0,05 0,56 0,71 Occipital 0,07 ± 0,05 0,06 ± 0,05 0,68 0,90
Capítulo 5 - Resultados 85
Para o ritmo Delta, nota-se que, assim como constatado pela análise da Tabela 5-1, a região frontal é a região com maior valor de PCP, tanto em termos de média aritmética quanto em termos de mediana. Nota-se que o valor de CV obtido na região frontal é o menor, com relação às demais regiões, o que significa que a variabilidade dos dados nessa região é menor. O que é diferente para a região occipital por exemplo, cujo valor de CV é o maior detectado para o ritmo Delta. A análise dos valores de CA permite inferir que os dados estão distribuídos de maneira mais simétrica com relação à curva gaussiana, na região frontal. Já nas regiões parietal e occipital, cujos valores são maiores que um, nota-se assimetria dos dados à direita. Por meio da curva percentílica, demonstrada na Figura 5-9, imagem (a), nota- se que o comportamento descrito para cada região é diferente, sendo que na região frontal os dados são distribuídos de maneira mais homogênea. O que é diferente para a região occipital, por exemplo, em que os dados aparentemente estão concentrados à direita do valor de mediana. Observa-se ainda que, quanto menor o valor obtido por CA, a curva percentílica é superior às demais, vendo nessa imagem que a ordem crescente das curvas por região é: Occipital, Parietal, Temporal e Central (sobrepostas e valores de CA parecidos) e então Frontal.
O ritmo Teta, apresentou valores inferiores de PCP para todas as regiões, porém nota- se que a região frontal também foi a de maior contribuição de potência. Diferentemente do ritmo Delta, nota-se valores de CV parecidos para todas as regiões bem como os valores de CA. Isso se reflete em curvas percentílicas menos diferenciadas, como é observado na imagem (b) da Figura 5-9. Nota-se ainda que a ordem crescente das curvas para o ritmo Teta também respeita o valor de CA, sendo que o maior valor de CA resulta em curvas mais baixas, como acontece para a região occipital por exemplo.
Para o ritmo Alfa, nota-se também pela Tabela 5-2, que os valores de PCP são crescentes para as regiões frontal, central, temporal, parietal e occipital, respectivamente, sendo essa última composta pelos maiores valores. Nota-se que os valores de CV indicam pouca variabilidade dos dados. Já os valores obtidos em CA indicam que para as regiões parietal e occipital existe assimetria à esquerda. Na imagem (c) da Figura 5-9 nota-se que a ordem das curvas também obedecem o padrão dito para os ritmos Delta e Teta. Porém, quando as curvas referentes às regiões parietal e occipital são analisadas, é possível verificar que para valores menores que P50, a curva cresce de maneira decrescente de maneira geral, o que é diferente para todas as demais curvas observadas para esse ritmo.
Com relação ao ritmo Beta, na Tabela 5-2, é possível verificar que a região com maior valor de PCP é a temporal, porém a diferença de valores entre regiões não é elevada, o que
Capítulo 5 - Resultados 86
também pode ser verificado pela imagem (d) da Figura 5-9. Os valores de CV indicam que os dados não apresentam grandes variações com relação à medida central (valor de mediana) e os valores de CA são praticamente iguais ou maiores que um, indicando assimetria dos dados à direita.
Para os ritmos Gama e Supergama as curvas percentílicas não foram demonstradas, uma vez que para a escala gráfica utilizada (valores entre 0 a 100) as informações não seriam conclusivas visto que, tanto para o ritmo Gama quanto para o ritmo Supergama os valores de PCP em todas as regiões são menores que 3%.
Figura 5-9: Percentis calculados por regiões, para todos os ritmos e faixas, referente ao quantificador PCP, base EEG normal.
(A) Percentis de PCP Ritmo Delta. (B) Percentis de PCP Ritmo Teta. (C) Percentis de PCP Ritmo Alfa. (D) Percentis de PCP Ritmo Beta.
Capítulo 5 - Resultados 87